专利名称：铝合金件的构造方法
技术领域：
本发明涉及一种铝合金件的构造(buildup)(即修复)方法背景技术一般地，通过在部件产生裂缝(或裂纹)和减凹陷处提供材料(粉末、玻璃料，...) 来构造部件，在实践上通常使用焊接或铜焊技术来实现。本发明的方、 封寺别地可以使用在构造涡轮机(例如涡轮喷气发动机、涡轮螺旋 桨发动机、陆地燃气轮机，".)的部件上，更特别地使用于涡轮喷气发动机的， 机匣上。涡轮喷气发动机的风扇机匣通常由铝合誠喊，在制造过程中(从工具吹入) 或在涡轮喷气发动机操作过程中(吸入卵石或其它撞击机匣的鹏才体)容易发生损 坏。
一般地，由于所j柳的铝合金的可焊性相对有限，所以很难通过焊接来构造这 些机匣，这些合金具有非常高的导热性和很大的反射率。在己知的方法中，人们已经知道通过使用钨极惰性气体(Tungsten Inert Gas, TIG)焊接来构造部件。然而，这种方法存在下列缺陷受到焊接热影响的部件区 域过大，并且具有明显的变形。而且，由于在TIG悍接过程中产生的电弧会损坏构 成组件的部件的辦由承，所以在继续构i^前有必要去除自机匣以使其与涡轮喷 气发动机低压压縮机模组(也称作风扇和增压器模组)的其它部件分离。发明内容本发明的一个目的在于提供一种通过焊接来构造部f牛的方法，该方法产生有限 的热影响区域且在构造区域中的变形较小，而且能够用于在无需拆下机匣的情况下 构造涡轮喷气发动机的风扇机匣。为实现该目的，本发明提供一种通过焊接来构造铝合金部件的方法，该方 跑 括下列步骤在部件的构造区域上手动沉积铝合金粉末层；和 利用激光焊接将所述粉末层焊接到所述部件上。可发执行的激光焊接会产生比执行TIG焊接时更小的热影响区鄉咬形。 此外，因为手动沉积粉末，所以实施该方法所需的设备比较小巧。这样即使在 还需要组装其它部件时也同样易于接近需要构造的部件。更特别i也，在涡轮喷气发 动机的风扇机匣与压縮机模组为一体时也可以被接近。有利地，在没有将机匣从涡 轮喷气发动机压縮机模组上拆下的情况下对风扇机匣如]tbiS行构造，因而节省宝贵 时间。此外，由于没有因激光焊接产生的电弧，所以没有损坏球轴承的危险。
通过阅读下面对实现本发明方法的详细描述，本发明及其优点会更加易于理解，该描述参考下列附图，其中图1是构造部件的一个实施例的示意性截面图；图2至图5是示意图，示出对图1所示部件实施本发明方法的各个步骤； 图6是示出实施本发明方法时使用的刮刀的一个实施例的立体图； 图7是示出构造部件的一个实施例的示意性立体图，由罩盖着；图8至图11是示意图，示出对图7所示部件实施本发明方法的各个步骤。
具体实施方式
参考图1至图5，描述本发明的第一实施方法，用于±真满图1截面图中所示的 部件1的杯形凹陷3。部件1是用于两线圈支路涡轮喷气发动机的M^机匣，属于 涡轮喷气发动机的低压压縮机模组，其也包括风扇和低压压縮机(或增压器)。部件1的构造区域5与凹陷3的范围相对应。而且，当参考部件的"表面"时， 该术语涵盖部件的旨表面S。在构造区域5中，表面S因此与凹陷3的底面不对 应，但是，如图l中虚线所示，如果没有凹陷3则部件应该具有表面S。在本发明的方法中，铝合^^末9的层8被手动地沉积在部件1上的构造区域5内。在实践中，为了获得层8，可以至少连续沉积两个下层lla、 llb，每一层由多 珠粉末9构成，这些珠子平行并以间距P分开布置。在所述实施例中，为了构造(即修复)部件1，沉积以间距P间隔开的珠子12a 形式的第一底层iia，接着再沉积以相同间距P间隔开但相对于珠子12a偏移P/2距离的珠子12b构成的第二底层llb。粉末9珠子底层的并置使其可以获得压实得很好的层8，具有相对稳定的厚度。 在实施本发明时，相对于部件1的表面S来校准粉末层8的高度H。以此方式控制沉积层8的厚度E，其中厚度E对执行激光焊接的质量具有一定影响。如果厚度过小，则会出现表面材料缺乏现象。对于相对于部件1表面S的凹陷(或裂纹)的给定深度D，层8的厚度E等于D+H,其中H为层8相对于部件1表面S的高度。通过校准高度H，可同时控制厚度E。该校准步骤自然发生在沉积粉末层步骤之后并且激光焊接步骤之前。 为执行该校准步骤，有利地使用刮刀，该刮刀包括至少一个使其可以直立在所 述部件的表面S上的支撑脚，刮刀刀片相对于支架向后移动以使刮刀刀片与所述部 件表面之间的距离d与粉末层8的预期高度相对应。图3和图6中示出了一个典型的刮刀13。刮刀13直立在部件1的水平表面S 上，包,接到刮刀本体19上的手柄17。本体19具有两个支撑脚21 ，每侧一个(关 于刮刀的垂直中平面对称)，首先垂直向下延伸然后弯折90。形成两个水平支撑条 21a。在使用刮刀19时，是这些支撑条21a使刮刀在表面S上滑动。这些支撑脚21 中间沿垂直平面限定宽槽23 。刮刀刀片25安装在本体19上并且部分地覆盖槽23 。 该刀片25适用于相对于本体19垂直滑动以使其可以调节刀片25的垂直位置，并因 而调节刮刀刀片25与部件1表面S之间的距离d,以使其与粉末层高度H的预期 值相对应。在该实施例中，刀片25具有两个垂直定向的椭圆形开口27，刮刀具有两个紧 固在本体19上并穿过开口 27的螺钉-螺母组件29。为了调节距离d并使其与高度H相对应，将螺钉-螺母组件29松开，刀片25 移动到预期位置，在那里将组件29再次紧固。在使用刮刀13时，将支撑脚21置于粉末层8的任一侧上(参见图3)，支撑条 21a压靠在表面S上，将刮刀手动移动，使其支撑条在表面S上滑动。因为有支撑 条21a，所以在刮刀13移动时刀片25的方向(在此为垂直方向)保持不变，因此 刀片25与部件1表面S之间的距离d保持恒定。如图3所示，当刮刀13经过粉末层8时，粉末层8的顶部被弄平赚准高度 H:刀片25夂^于大于高度H的高度处的粉末9的颗粒移动到层8上高度小于高度 H的区域上，或者所述层8的周围。在己经沉积完层8，并且有利地校准完高度之后，执行激光焊接歩骤。对于该步骤，例如使用提供比钇铝石榴石(YttriumAluminumGarnet,YAG)型 激光器所提供的更规律的相互作用的珠子/材料的二极管层40。发出的激光束41然后越过构造区域5，如图4所示。由激光束41输送的能量 使粉末9熔化并与部件1的相邻部分混合在一起。冷却后，可获得预期的构造。在一个实施例中，由于部件1该区域的表面在焊接之后通常不是精加工表面， 所以为了恢复部件1的空气动力性能，在焊接步骤之后通自构造区域5进行机械 加工来使部件变平。图5示出在机械加工步骤之后得到的最终部件。参考图7至12，描述本发明所述构造方法的第二实施例。这些图与图2至图5 的区别在于使用罩30。图7的立体图和图8的截面图中示出了罩30。罩30例如可 以由铝合金片构成。罩30上设有具有与构造区域5相同尺寸的开口 32。罩30通过将所述开口 32 与构造区域5相一致将其布置在所述部l牛上，铝合，末的所述层8被沉积在构造 区域5中，溢出到罩30上(参见图9)。图9和图11中重叠区域的附图标记为5a。接下来，舌脂幅8并对其进行激光焊接，如图10和图11所示。这些步骤与上 述描述和图3和图4所示的类似。在图2至图5的方法中，粉末层8的周围与构造区域5的周围大，应，激光 束41与部件1在构造区域5与部件1其它部件之间的过渡区域之间的相互作用会产 生微裂纹。这些微裂纹在位于构造区域5的周围(附近)甚至在构造区域5内的范 围内有害，有削弱的危险。ilil使粉末层8重叠在罩30上，将层8的周围偏移到构造区域5周围的外侧。 如果在焊接过程中产生这些，纹，则这些微裂纹位于重叠区域5a的周围，因I^巨 离构造区域5足够远以避免使其削弱。在焊接步骤之后，将罩30连同焊接到罩30上的重叠区域5a的粉末9 一同去 除。焊接粉末只保持在部件1上的构造区域5内。如果需要，可以在构造区域5内 进行机械加工将部件弄平。在上述实施例中，部件1可以由型号为6061的铝合金制成，而铝合金粉末9 可以为型号5356，颗粒尺寸在63德沐(pm)至125l^t(^im)的范围内，以70pm 为中心值。为了构造这禾中在呈现出具有0.75 (,)最大深度D的凹陷的部件 1 ，将粉末相对于表面S的高度H选择成1.4毫米。所使用的激光二极管40功率为2750瓦(W)以便在构造区域内获得良好的表面整齐度，以获得具有令人满意深度 的混合区。混合区是在焊补材料(即粉末9)和基质(即部件l)之间发生混合的区 域。理想地将混合区的深度设置得不太大，优选地小于0.05毫米。激光的移动皿 是1勒分(m/min)。任选使用的罩30由一片5182型铝合金制成，具有1.5毫米厚 度。
权利要求
1.一种通过焊接来构造铝合金部件(1)的方法，该方法的特征在于包括下列步骤在部件的构造区域(5)上手动沉积铝合金粉末层(8)；相对于所述部件(1)的表面(S)校准所述粉末层的高度(H)；利用激光焊接将所述粉末层焊接到所述部件上。
2. 如权禾腰求l戶腿的方法，其中利用刮刀(13)来校准戶腐粉末层(8)的 所述高度(H)，所述刮刀(13)具有至少一个使其搁置在所述部件(1)的所述表 面(S)上的支撑脚(21)，刮刀刀片(25)相对于所述支撑脚向后移动以使所述刮 刀刀片与所述部件的所述表面(S)之间的距离(d)与所述粉末层(8)的预期高 度(H)相对应。
3. 如权利要求2BW的方法，其中所述刮刀刀片(25)与所述部件(1)的所 述表面(S)之间的距离(d)可调节，其中所述距离(d)可调节以使其与所述粉 末层(8)的预期高度(H)相对应。
4. 如权禾腰求l戶腿的方法，其中在焊接步歡后，通舰所述构造区域(5) 进行机械加工将所述部件(1)弄平。
5. 如权利要求1所述的方法，其中使用设有与所述构造区域(5)相同尺寸开 口 (32)的罩(30)，通过使所述开口 (32)与所述构造区域(5)相对应将所述罩 置于所述部件(1)上，所述粉末层(8)被沉积在所述构造区域中的所述部件上， 并重叠在所述构造区域周围的所述罩(30)上。
6. 如权利要求5所述的方法，其中所述罩(30)由铝合金片制成。
7. 如权利要求l所述的方法，其中所述部件(1)是涡轮机部件。
8. 如权利要求7所述的方法，其中所述部件(1)是涡轮喷气发动机的风扇机匣。
9. 如权利要求8戶，的方法，其中戶;MTO机匣是在无需将所述机匣从涡轮喷气发动机的低压压縮机模组的其它部件上拆下的情况下被构造的。
全文摘要
一种通过焊接来构造铝合金部件(1)的方法，该方法包括下列步骤在部件的构造区域(5)上手动沉积铝合金粉末层(8)；和利用激光焊接将所述粉末层焊接到所述部件上。有利地，将设有与构造区域(5)相同尺寸开口的罩(30)置于部件(1)上，将粉末层(9)沉积在构造区域的部件上并叠置在构造区域周围的罩上。同样优选地，在焊接步骤之前，相对于部件(1)的表面(S)校准粉末层的高度。
文档编号B23K26/32GK101269443SQ20081000597
公开日2008年9月24日 申请日期2008年2月20日 优先权日2007年2月20日
发明者卡蒂·召, 卡蒂亚·迪韦纳伊 申请人:斯奈克玛服务公司